概述红外分光光度法-分析化学.ppt

第十章　红外分光光度法简介 ◆学习目的 ◆知识要求 ◆能力要求 学会使用红外分光光度计。 第一节　概 述 第一节 概 述 红外分光光度法（infrared spectrophotometry，IR）是利用物质对红外线的特征吸收而建立起来的分析方法，又称红外吸收光谱法。 第一节　概 述 一、红外线及红外光谱 1．红外线及红外光谱区域 在可见光部分红色光之外，波长大于0.76μm而小于1000μm的电磁波称为红外线。 目前广泛用于化合物定性、定量和结构分析的红外光谱，是指化合物吸收中红外光区的红外光后引起分子振转能级跃迁而产生的吸收光谱，称为红外吸收光谱简称红外光谱（IR）。 第一节　概 述 第一节　概 述 第一节　概 述 波数σ是波长λ的倒数，单位为cm-1。 波长与波数的换算关系为： 第一节　概 述 二、红外光谱与紫外光谱的区别 1. 成因不同 红外光谱是由分子的振转能级的跃迁而形成，即称分子振-转光谱。紫外可见光谱是分子外层电子能级的跃迁而形成，故称为电子光谱。 2．特征性不同 红外吸收光谱中峰较密集，光谱形状复杂，信息量多，特征性强，与分子结构密切相关;紫外吸收光谱的吸收峰一般较少，峰形比较简单，仅反映的是少数官能团的的特性，而不是整个分子的特性。 第一节　概 述 3．应用范围不同　红外光谱提供的信息量很多，对药物定性鉴定和结构分析具有重要意义。紫外光谱只适用于研究不饱合化合物，特别是分子中具有共轭体系的化合物,在有机物定性鉴定和结构分析上仅是红外光谱的一种辅助工具。 因此在分析中紫外光谱常用于定量分析，而红外光谱常用于定性鉴别和结构分析。 第一节　概 述 课堂互动 您能说出为什么紫外光谱在对有机物定性鉴定和结构分析上仅是红外光谱的一种辅助工具呢？ 第二节 基本原理 第二节 基本原理 一、红外光谱产生的基本原理及条件 （一）红外光谱产生的基本原理 1．分子振动与红外吸收 分子处在不停的运动之中，除了价电子跃迁外，还有分子中原子的振动和分子本身的转动。 第二节 基本原理 当一定频率的红外线照射分子时，如果分子中某个基团的振动频率与其相同，两者就会产生共振，分子吸收红外光的能量由原来的基态能级跃迁到较高的振动能级，同时也伴随着转动能级的跃迁。 对于大多数复杂的气、液、固体，分子间的自由旋转受到阻碍，由转动能级跃迁所引起的红外吸收几乎观察不到，可以观察到的主要由分子振动能级跃迁产生的红外吸收光谱。 第二节 基本原理 2．振动形式　 大多数的物质分子为多原子组成的非线性分子，振动形式较复杂。在红外光谱中的基本振动形式可分为伸缩振动和弯曲振动两类。 第二节 基本原理 第二节 基本原理 每一种振动形式对应一个振动能级，在产生跃迁时所需的能量不同，将选择吸收不同频率的红外光，即在红外光谱图上出现相应的特征吸收峰。 第二节 基本原理 （二）红外光谱产生的条件 1．红外辐射的能量与分子的振转能级跃迁所需要的能量刚好相等时，分子才会吸收红外辐射。 2．红外辐射与分子之间有偶合作用。只有发生偶极矩变化的振动才能引起可观测的红外吸收谱带，这种红外活性的振动才能产生红外吸收。 第二节 基本原理 课堂互动 产生红外光谱的原因是（ ） A．原子内层电子能级跃迁 B．分子外层价电子跃迁 C．分子转动能级跃迁 D．分子振动-转动能级跃迁 课堂互动 红外光谱产生的条件是什么？ 第二节 基本原理 二、红外光谱中的吸收峰类型及影响吸收峰强度的因素 (一) 红外光谱中的吸收峰类型 1．基频峰与泛频峰　 基频峰：分子吸收一定频率的红外线，振动能级由基态跃迁至第一激发态时所产生的吸收峰称为基频峰。 泛频峰：分子的振动能级由基态跃迁至第二、第三激发态等高能级时所产生的吸收峰称为倍频峰。除倍频峰外，还有由两个或多个振动类型组合而成的合频峰、差频峰。倍频峰、合频峰和差频峰合称为泛频峰。 第二节 基本原理 2．特征峰与相关峰 特征峰：能够用于鉴别官能团存在并具有较高强度的吸收峰称为特征吸收峰，简称特征峰，其频率称为特征频率。 吸收峰：由一个官能团所产生的一组具有依存关系的特征峰称为相关吸收峰，简称吸收峰。 第二节 基本原理 (二) 影响吸收峰强度的因素 1．原子电负性的影响 化学键两端所连接的原子的电负性相差越大，即极性越大，偶极矩变化越大，伸缩振动的吸收峰越强。 2．振动方式的影响 振动方式不同，吸收峰强度也不同。基团的振动方式与其吸收峰强度的大小关系（依次）为：νas＞νs＞δ 第二节 基本原理 3．分子对称性的影响 分子越对称，吸收峰就越弱，完全对称时，偶极矩无变化，不产生红外吸收。 4．溶剂的影响 主要是由于形成氢键的影响